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C#面向对象设计模式纵横谈:Decorator 装饰模式

作者: 山天大畜  来源: 博客园  发布时间: 2010-11-03 17:43  阅读: 2434 次  推荐: 1   原文链接   [收藏]  

  子类复子类,子类何其多

  假如我们需要为游戏中开发一种坦克,除了各种不同的型号的坦克外,我们还希望在不同场合中为其增加以下一种或多种功能:比如红外线夜视功能,比如水陆两栖功能,比如卫星定位功能等等。

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  如果再添加一种功能D,那么需要增加的T50子类的数量可想而知,而这只是T50这个类型,如果还有其他T70等类型,那么需要新添加的子类将不可计数。

  动机(Motivation)

  上述描述的问题根源在于我们“过度地使用了继承来扩展对象的功能”,由于继承为类型引入的静态特质(所谓静态特质,就是说如果想要某种功能,我们必须在编译的时候就要定义这个类,这也是强类型语言的特点。静态,就是指在编译的时候要确定的东西;动态,是指运行时确定的东西),使得这种扩展方式缺乏灵活性;并且随着子类的增多(扩展功能的增多),各种子类的组合(扩展功能的组合)会导致更多子类的膨胀(多继承)。

  如何使“对象功能的扩展”能够根据需要来动态(即运行时)地实现?同时避免“扩展功能的增多”带来的子类膨胀问题?从而使得任何“功能扩展变化”所导致的影响降为最低?

  意图(Intent)

  动态地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言,Decorator模式比生成子类更为灵活。

                                   ——《设计模式》GoF

  例说Decorator应用

  以前面的例子为例

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  (纠正:Tank应该也是抽象类)

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  这里用到了C#对于接口的显示实现,它在继承的类里面是个私有的方法,但是在接口中又是公有的。下面是Decorator模式的实现:

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  这里Decorator类虽然继承自Tank,但它实际上应该是接口继承,而不是类继承。

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  (纠正:DecoratorA还应该写自己的构造器,因为构造器不继承)当然,如果不需要对Shot方法或者Run方法进行扩展,可以不override它。

  Decorator的结构如下

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  客户代码

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  可以看到,在Decorator的构造器中,我们除了传入Tank外,同样可以传入Decorator自己作为构造器,这样装饰的功能就能够进行叠加。这也是为什么我们让Decorator抽象类继承自Tank抽象类的原因。因此,如果现在需要加一个功能,我们只需要添加一个功能的装饰子类就可以了,不需要添加其它的子类。它好就好在拥有运行时的灵活性,可以在需要用时随意组合功能,而不需要静态地把各种功能组合写死在代码中。

  结构(Structure)

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  Component对应于Tank抽象类或接口;ConcreteComponent是Tank的具体实体类,对应于T50、T75、T90。

  我们需要注意的是Decorator和Component的关系,首先是继承关系(Is-A关系,这个Is-A关系其实是接口继承,而不是类继承),然后是Decorator里有一个Component的关系(Has-A关系)。拥有这两重关系的优势就是能够组合起来,让它可以不断地扩展,把一个个装饰串起来。

  Decorator模式的几个要点

  通过采用组合、而非继承的手法,Decorator模式实现了在运行时(就是在客户代码Main函数里写的代码)动态地扩展对象功能的能力,而且可以根据需要扩展多个功能。避免了单独使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。Component类在Decorator模式中充当抽象接口的角色,不应该去实现具体的行为。而且Decorator类对于Component类应该透明——换言之Component类无需知道Decorator类,Decorator类是从外部来扩展Component类的功能。Decorator类在接口上表现为Is-A:Component的继承关系,即Decorator类继承了Component类所具有的接口。但在实现上有表现为Has-A:Component的组合关系,即Decorator类又使用了另外一个Component类。我们可以使用一个或者多个Decorator对象来“装饰”一个Component对象,且装饰后的对象仍然是一个Component对象。

  Decorator模式并非解决“多子类衍生的多继承”问题,Decorator模式,应用的要点在于解决“主体类在多个方向上的扩展功能”——是为“装饰”的含义。

  .NET框架中的Decorator应用

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  Stream是一个抽象接口,它在System.IO里面,它其实就是Component。FileStream、NetworkStream、MemoryStream都是实体类ConcreteComponent。右边的BufferedStream、CryptoStream是装饰对象,它们都是继承了Stream接口的。

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  BufferedStream

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  BufferedStream继承自Stream,又含有Stream作为属性。有一点不同的是,BufferedStream这个具体的装饰类没有抽象类,直接继承自抽象主体Stream接口,它让Decorator抽象类退化了,但这点不同并不影响Decorator模式的本质。

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